Вакуумная металлизация: технологический процесс, область применения, преимущества

Понятие о вакуумной металлизации

С помощью такой технологии происходит обработка поверхностей изделий путём переноса мелких металлических частиц в вакууме. Они покрывают изделия плотным слоем. Для этого используется специальное оборудование, довольно дорогостоящее, для которого необходимо подходящее производственное помещение. В небольшой мастерской такой процесс работы не выполнить.

Вакуумная металлизация широкое применение получила сравнительно недавно, но уже показала, что этот способ, несмотря на использование дорогого оборудования, намного дешевле гальванического нанесения, а по сравнению с лакокрасочными покрытиями слой значительно насыщенней и поверхность получается более красивая.

Это интересно: Урановая руда — месторождения, добыча, переработка

Технологический процесс вакуумной металлизации

Рассматриваемый метод обработки деталей применяется достаточно давно. Вакуумная металлизация – процесс, основанный на испарении и выпадении конденсата материала на подложку. Среди особенностей данного процесса следует отметить нижеприведенные моменты:

Универсальность и высокая эффективность метода определяет его большое распространение. В будущем ожидается более обширное применение процесса металлизации полимерных и других материалов. Развитие рассматриваемого метода обработки связывают с совершенствованием используемого оборудования. Так современные вакуумные установить позволяют автоматизировать процедуру металлизации деталей, повысить качество получаемых поверхностей, снизить себестоимость получаемых изделий. Единственное препятствие на пути развития данной отрасли – высокая стоимость современного оборудования и возникающие сложности при его установке, использовании и обслуживании.
Технологический процесс вакуумной металлизации достаточно сложен, на результате отражается условие проведения каждого этапа. При нагреве материала, который должен стать будущим покрытием, он претерпевает большое количество изменений. Примером можно назвать то, что изначально покрытие испаряется, затем происходит адсорбция, после чего выпадение конденсата и кристаллизация для закрепления слоя на поверхности.
На качество получаемого результата оказывает воздействие достаточно большое количество факторов, среди которых отметим физико-химические качества подложки, выдерживаемые условия проведения металлизации.
Образование напыляемого покрытия при металлизации происходит в два основных этапа: перенос энергии и массы от источника к поверхности и их распределение по всей подложке.

Технология вакуумной металлизации подходит для обработки самых различных деталей. В качестве примера можно привести рулонные материалы из пластика или пластмассы.

Типовая технология состоит из нескольких основных этапов:

Подготовка детали к проводимому процессу. Среди требований, которые предъявляются к детали можно отметить отсутствие острых кромок и скрытых участков от прямолинейного попадания конденсата. Вакуумная металлизация пластмасс или других материалов возможна только в том случае, если фора заготовки не сложная. Обезжиривание и сушка. Некоторые материалы могут содержать большое количество адсорбированной влаги, к примеру, полимеры. Сушка проводится при температуре около 80 градусов Цельсия, время выдержки составляет 3 часа. Обезжиривание уже проводится в вакуумной камере на подготовительном этапе. Технология обезжиривания предусматривает разматывание рулона и воздействие тлеющего разряда. Как показывают результаты проведенных исследований, выполнение отжига на стадии подготовки полимеров благоприятно сказывается на структуре рассматриваемого материала, так как существенно снижается показатель внутреннего напряжения. Вакуумная рулонная металлизация должна проводится с исключением вероятности образования складок на этапе подготовке заготовки, так как их можно назвать дефектов. Этап активационной обработки поверхности. Вакуумная металлизация пластика и других материалов предусматривает активацию поверхности. При этом могут использоваться самые различные методы активации, выбор которых зависит от качеств самого материала. Данный процесс предназначен для повышения показателя адгезии поверхности. Нанесение вещества на поверхность. В большинстве случае вакуумная металлизация алюминия или другого сплава проходит при применении резистивного метода испарения при условии воздействия температуры. Вольфрамовая технология испарения применяется намного реже, так как предусматривает нагрев среды до небольшой температуры, в результате чего испаритель разрушается за минимальные сроки. Заключительный этап касается контроля качества металлизации. Если наносимый слой носит декоративный характер, то в большинстве случаев контроль качества заключается в регистрации оптических свойств

Кроме этого уделяется внимание равномерности напыления, прочности соединения поверхностного слоя и структуры. Технология вакуумной металлизации пластмасс и других материалов сложна, для получения качественной поверхности нужно соблюдать все условия обработки

Технология вакуумной металлизации пластмасс и других материалов сложна, для получения качественной поверхности нужно соблюдать все условия обработки.

Этапы вакуумной металлизации:

Подготовка поверхности: на данном этапе проводится специальная обработка – обдув деталей (удаление частиц пыли), тщательное обезжиривание (удаление различных жиров и следов силикона), обжиг (для увеличения адгезионных свойств). Иногда может потребоваться предварительное грунтование.
Вакуумная металлизация: предполагает помещение изделий на оснастке (изготавливается индивидуально) в камеру, а так же сам металл, мелкие частицы которого осядут на изделиях. Стандартно используется алюминиевая «болванка» для металлизации. При замене болванки на другой тип металла (к примеру, латунь) детали после выгрузки из камеры уже будут золотого цвета.
Защита износостойким лаком: применяется в тех случаях, когда требуется получить глянцевую, зеркальную поверхность.

В группе компаний «Хром-Пром» все работы по вакуумной металлизации проводятся высококлассным персоналом с многолетним опытом работы на современном высокотехнологичном оборудовании. Доступные цены и соблюдение сроков выполнения каждого заказа дают нам конкурентные преимущества, которые мы реализуем в виде довольных клиентов и постоянного сотрудничества.

Вакуумная металлизация применяется во множестве областей производства:

сантехника (кнопки унитаза, гофры, душевые лейки, сливы);
сувенирная продукция;
упаковочная тара (флаконы, колпачки, крышки, элементы упаковки);
светотехнические изделия (хромирование светоотражателей в светильниках, плафонах и прочих элементах осветительной техники);
фурнитура (дверные ручки, ручки для мебели, опорные ножки, заглушки);
ритуальные принадлежности;
электротехнические изделия (нанесение покрытия на крышки мониторов, кнопки, панели и подставки телевизоров, корпуса смартфонов и прочей техники);
рекламные материалы (здесь применение вакуумной металлизации ограничивается только фантазией дизайнеров);
автомобильные детали (решетки радиаторов, отражатели фар, колпаки для колес, бампера, молдинги, ручки, кнопки, панели и прочие детали авто);

Вакуумная металлизация используется для защиты детали от эрозии, износа, коррозии, а также экранирования от электромагнитного воздействия. Визуальные свойства напыления имитируют оттенок любого полудрагоценного или драгоценного металла.

Магазин Хром накладок на Авто

Error: API requests are being delayed for this account. New posts will not be retrieved.

There may be an issue with the Instagram access token that you are using. Your server might also be unable to connect to Instagram at this time.

Химическая металлизация

Химическая металлизация — образование тонкой пленки металла на обрабатываемой поверхности под действием различных химических реактивов. Данным методом можно получить покрытие цинком (цинкование), хромом (хромирование), алюминием (алитирование) и другие. При помощи этой технологии возможно получение ровного слоя металла на материалах с различными видами поверхности: гладкими — стекло, фарфор, полированный камень, или пористыми: дерево, пластик, гипс.

Рабочее место и оборудование

В результате химической реакции выделяется газ, негативно влияющий на слизистые оболочки дыхательных путей, поэтому процесс необходимо проводить в помещении с принудительной вентиляцией или на открытом пространстве.

Из оборудования понадобится:

эмалированная ванна;
мерные стаканы емкостью 1 л и 250 мл;
3 бутылки по 100 мл;
одноразовые шприцы на 5, 20, 50 мл3;
одноразовые стаканы по 50 мл;
кухонные электронные весы.

Не забудьте обзавестись резиновыми перчатками, респиратором, губками, комплектом спецодежды, так как при работе с концентрированной соляной кислотой требуется осторожность, иначе ожоги неизбежны

Реактивы

В зависимости от материала обрабатываемого изделия и вида покрытия приобретаются реактивы. Для химической металлизации серебром понадобятся реактивы:

соляная кислота;
азотнокислое серебро;
двухлористое олово;
гидроксид натрия;
аммиак;
глюкоза;
формалин;
дистиллированная вода.

Приготовление растворов для:

активации поверхности — двухлористое олово, соляная кислота, дистиллированная вода;
восстановления — глюкоза, формалин, дистиллированная вода;
серебрения — азотнокислое серебро, гидроксид натрия, аммиак, дистиллированная вода.

Подготовка поверхности

поверхность готовят в несколько этапов. Пористые и окрашенные изделия ошкуриваются, снимается старый окрасочный слой, поверхность очищается от пыли, промывается и обезжиривается. Обезжирить можно уайт-спиритом, ацетоном или раствором гидроксида натрия в воде t= +40…+60°С. Поверхности протираются губкой с составом для обезжиривания, затем другой губкой промываются дистиллированной водой. Подготовленная поверхность должна полностью смачиваться водой, без сухих пятен — в этих местах дефекты будут неизбежны.

Покрытие изделия активирующим составом

Обрабатываемый предмет равномерно по всей поверхности поливают двухлористым оловом в течение 1 минуты, затем 3 минуты промывают дистиллированной водой.

Металлизация

Для получения равномерной металлической пленки на изделие одновременно и в равном объеме напыляется раствор восстановителя и серебрения. Так как полученная зеркальная пленка очень тонка и не прочна, ее можно упрочнить защитным лаком — прозрачным или тонированным.

Описанный метод напоминает процесс окраски. Существует другой, более сложный способ выполнения работ — электрохимическая металлизация.

Понятие о вакуумной металлизации

Как осуществляется металлизацию пластика

Начальный этап процедуры – подготовка изделий к обработке. Нужно все предусмотреть так, чтобы заготовка вышла максимально простой формы, была лишена труднодоступных мест, в которых будет оседать конденсат. Затем:

Наносится защита – полимерные основы, в состав которых входят низкомолекулярные наполнители, обрабатывают антидиффузионными покрытиями.
Выполняется сушка деталей – процесс должен быть проведен максимально тщательно.
Поверхности обезжириваются – обязательно в вакуумной камере и с применением тлеющих разрядов. Такой подход способствует улучшению полимерных структур.
Осуществляется активационная обработка – способ проведения работ нужно будет выбрать с учетом материала изготовления изделия, ваша задача создать улучшенную адгезию поверхностей.
Наносится металл на пластик– путем конденсации и напыления.
Проводится финальный контроль качества – декоративные детали из пластмассы нужно будет внимательно осмотреть, проверить на предмет равномерности напыления, обеспечения достаточной прочности декоративного покрытия.

Вакуумно-плазменное напыление

Металлизация может выполняться разными методами, самая распространенная технология – вакуумно-плазменная. Под давлением газовых сред металлизированное покрытие наносят на пластиковое основание. Сильный нагрев металла приводит к тому, что слой испаряется, частицы начинают оседать на заготовки из пластика. Сама камера может быть стеклянной, металлической, главное – наличие системы охлаждения водяного типа.

Испарители, которые могут использоваться:

электронно-радиальные, они создают нагрев с применением электрической бомбардировки;
проволочные либо ленточные вольфрамовые, молибденовые прямого накала.

С учетом характеристик исходного металла либо сплава следует выставить температуру нагрева, она может достигать 20 тыс. градусов Цельсия. Если у напыляемого металла адгезия с материалами заготовок посредственная, сначала делается первичный металлический слой с улучшенными адгезионными характеристиками.

Ионно-вакуумный тип

Следующий метод напыления металлического слоя – ионно-вакуумный. Сильно нагревать испаритель не нужно. Металл начинает распыляться под влиянием бомбардировок отрицательно заряженных газовых ионов. Создание подобных сред возможно за счет особых разрядов внутри рабочих камер. В оборудовании для решения задачи применяется магнитная система со встроенной функцией охлаждения. Тлеющие разряды для распыления напыляемых сред создаются между парой электродов за счет подачи напряжения в пределах 4 кВ.

Внутри рабочей камеры образуется среда с давлением в пределах 0.6 Паскаль. По аналогичному принципу проводится вакуумное напыление с применением специализированных установок.

Оборудование для осуществления вакуумного напыления

Установки для вакуумной металлизации – дорогостоящее сложное оборудование, оно потребляет значительные объемы электричества. Чтобы запустить комплексный технологический цикл, нужно просторное помещение. В нем будет размещаться набор разнофункционального оборудования.

Узлы вакуумных систем:

Блоки энергообеспечения, управления в комплексе с источниками конденсируемых металлов.
Система распределения газов, создающая вакуум внутри рабочего пространства и регулирующая потоки газовых сред.
Рабочие камеры для процедуры вакуумной металлизации.
Блоки термического контроля, управления скоростью, толщиной напыления, текущими свойствами покрытий.
Транспортирующие блоки, отвечающие за изменения положений заготовок, их подачу, изъятие из камер.
Устройства блокировки рабочих узлов, газовые фильтрационные элементы, заслонки, вспомогательные аксессуары.

На какие поверхности можно наносить

Вообще, металлизировать таким способом можно любые материалы, которые устойчивы к нагреву до +80 и воздействию специальных лаков. А также материалы не должны быть пористыми, чтобы в процессе металлизации в вакуумной камере не выделялся атмосферный или другой газ, что приведёт к некачественному покрытию. К ним относится плохо обработанная керамика, древесина, бетон. Но даже на них можно нанести таким способом декоративные покрытия, если предварительно загрунтовать специальными составами.

Чаще всего сегодня обрабатываются таким способом предметы из пластмасс и металлов. Этот процесс только усиливает их положительные свойства. Напыление наносится на металлические поверхности изделий, состоящие из различных сплавов. При этом создаётся защита от коррозии, изменяются электропроводные свойства металла в сторону повышения, улучшается внешний вид предметов.

Металлизация пластмасс позволяет изготавливать красивые, практичные изделия из дешёвого сырья. В автомобилестроении пластмассовые детали устанавливают для снижения веса. Решётки радиаторов, корпуса, колпаки колёс и другие детали, к которым не требуется обладание повышенной прочностью, изготавливаются из прочных марок пластмасс и обрабатываются под металл.

Технологические особенности металлизации

В роли подслойной поверхности для гальваники чаще всего используют медь. Именно медный слой будет играть роль демпфера для пластмассы, за счет чего будет стабилизироваться напряжение, которые неизбежны при значительной разницы в коэффициенте теплового напряжения таких разнородных материалов. подслой будет дополнительно хромирован или никелирован, как описано ниже.

Структурные составные особенности, которые наносятся на электропроводный подслой покрытия, способны сильно разниться. Речь может идти про пленки блестящего, велюрового, осветленного, черненного, патинированного и остальных типов.

Задача пленок заключается не просто в улучшении внешнего вида изделий. Например, никелированные покрытия будут продлевать срок эксплуатации пластмассы. Дело в том, что никель может обжимать пластмасс, сильно укрепляя материал.

Особенности структурного состава, которые будут нанесены на электропроводный слой покрытия, могут сильно разниться. Речь пойдет о пленках осветленного, блестящего, черненного, велюрового, патинированного и остальных типов. Задача пленок заключается не только в улучшении внешнего вида изделий. Например, никелированные покрытия продлевают эксплуатационный период пластмасс. Дело заключается в том, что никель может обживать пластмассу, ощутимо укрепляя материал. Чтобы удалось создать гальваническое покрытие, требуется электролит.

Существуют разные виды используемых электролитов, в том числе:

Блестящие меднения.
Электролиты для нанесения никеля.
Специализированные составы, на базе которых будут созданы покрытия велюрового типа или покрытия с вкраплением твердых частиц.

Также следует применять и остальные металла, например, цинк или олово. Но перед нанесением подобных типов металлов потребуется пассивирование, после которого на поверхности появится пленка (с цветом или без него). Такие типы пленок предохранят материал от ржавчины или появления налета. Химическая металлизация пластмасс характерна тем, что подслои металлического типа не имеют высокую электрическую проводимость. Во всяком случае, проводимость будет куда ниже, чем в случае с электролитом.

По этой причине при электрохимическом осаждении плотность используемого тока должна быть небольшой – от 0.5 до 1 Ампера на квадратный дециметр. Если плотность получится выше, появится биполярный эффект, что приведет к растворению покрытия около места, где есть соприкосновение с токопроводящей подвеской. В определенных случаях, чтобы избежать растворения покрытия, на осажденный химическим методом металлически слой будет нанесен никель или медь. При этом делается все это при малой плотности электрического тока, а вот дальнейшие слои будут нанесены в стандартном режиме.

На какие поверхности можно наносить

У этой технологии, как и у других таких же сложных, имеются свои плюсы и минусы:

необходимость использования дорогостоящего оборудования,
большие расходы электроэнергии,
потребность в просторном производственном помещении для размещения всех приспособлений и для полного технологического цикла изготовления.

Дополнительные расходы средств требуются при этом на технический процесс нанесения дополнительного слоя – защитного лака.

Установки вакуумного напыления представляют собой совокупность устройств, которые последовательно и самостоятельно выполняют ряд функций, необходимых для технологического процесса металлизации.

Основные функции:

откачка воздуха для получения условий разрежения,
распыление в определённых условиях металлических частиц на поверхность предметов,
транспортировка обрабатываемых деталей,
контроль режимов происходящих процессов вакуумного напыления,
электропитание и другие вспомогательные приспособления.

Составляющие узлы вакуумной установки:

Рабочая камера. В ней происходит сам процесс металлизации.
Источник испаряемых металлов вместе с управляющими и энергообеспечивающими устройствами.
Системы контроля и управления для регулировки температуры, скорости напыления, толщины плёнки, её физических свойств.
Откачивающая и газораспределительная система, обеспечивающая получение вакуума и регулировку газовых потоков.
Системы блокировки рабочих узлов, блоки электропитания.
Транспортирующее устройство, определяющее подачу-извлечение из вакуумной камеры, смену положений деталей при нанесении металлопокрытия.
Вспомогательные устройства – заслонки, внутрикамерные манипуляторы, газовые фильтры и др.

Особенности оборудования

Установки для вакуумного процесса нанесения металлического слоя бывают магнетронные и ионно-плазменные. В любых из них необходимо достигать испарения вещества с поверхности металлических болванок, минуя стадию расплава металла.

При сублимационном способе процесс нагрева происходит быстро до температуры испарения, не допуская расплава. Для этого используются нагреватели, способные повышать кинетическую энергию вплоть до разрушения кристаллической решётки. Но некоторые металлы не сублимируют в вакууме, и поэтому с ними стадии расплава не избежать. Поэтому в таких случаях применяются дополнительные системы фильтров.

Способом вакуумного напыления металлического слоя покрываются изделия разных размеров: крупные (до 1 м) и совсем мелкие. Существуют технологии металлопокрытия многометровых тканей и плёнок – они перематываются из одного рулона в другой в процессе напыления в вакуумной камере. Поэтому бывают установки с рабочими камерами разных размеров:

небольшие – несколько литров,
крупные – несколько кубометров.

Дополнительная комплектация

горелки для внутреннего напыления (600, 1000 и 1500 мм) (рис. 11).
соединительные газовые рукава для горелки внутреннего напыления.

Рис. 11. Вид горелок для внутреннего напыления и примеры нанесения покрытий

Установка HVOF-TERMIKA-3 отличается от аналогов удобством, простотой обслуживания, компактностью и надежностью и обеспечивают напыление тех же покрытий, что и системы, которые стоят в десятки раз дороже. Установка может использоваться как на крупных, так и небольших предприятиях, связанных с упрочнением или восстановлением деталей.

«Плазмацентр» предлагает

услуги по восстановлению деталей, нанесению покрытий, напылению в вакууме, микроплазменному напылению, электроискровому легированию, плазменной обработке, аттестации покрытий, напылению нитрида титана, ремонту валов, покрытию от коррозии, нанесению защитного покрытия, упрочнению деталей;
поставка оборудования для процессов финишного плазменного упрочнения, сварки, пайки, наплавки, напыления (например, газотермического, газопламенного, микроплазменного, высокоскоростного и детонационного напыления), электроискрового легирования, приборов контроля, порошковых дозаторов, плазмотронов и другого оборудования;
поставка расходных материалов, таких как сварочная проволока, электроды, прутки для сварки, порошки для напыления, порошки для наплавки, порошки для аддитивных технологий, проволока для наплавки и другие материалы для процессов сварки, наплавки, напыления, аддитивных технологий и упрочнения;
проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения;
обучение, консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

Сферы применения

Технология обработки поверхностей методом вакуумной металлизации применяется в производстве многих товаров:

Сантехнической фурнитуры – сильфонов, кнопок смыва и др. Самая распространённая металлизация — алюминием, придающая изделиям хромированный вид.
Мебельная фурнитура – ручки для мебельных дверок и ящиков, декоративные отделочные детали, вешалки для одежды и др.
Зеркальные покрытия. Небьющиеся зеркала изготавливаются способом металлизации полимерных плёнок, натянутых на рамки.
Кожгалантерея – пряжки для ремней, пуговицы, люверсы.
Упаковочные материалы – крышки для флаконов с парфюмерией, дозаторы косметических средств, декоративные коробочки для бижутерии и др.
В производстве бижутерии, декоративных сувениров и подобных изделий.
При изготовлении предметов геральдики – гербов и других предметов.
Радиоэлектроника – приборные панели телевизоров, крышки мониторов, кнопки и др.
Микроэлектроника – изготовление интегральных микросхем, полупроводников и других деталей. Обычно применяется напыление меди.
Автомобильная промышленность – внутренняя светоотражающая часть фар и многие декоративные детали снаружи и внутри машины.
Светотехнические изделия – для декорации деталей светильников.

Визуально можно сделать имитацию под любой драгоценный или полудрагоценный металл. Вакуумная металлизация придаёт изделиям не только красивые декоративные свойства, но и создаёт защитный слой от коррозии для металлов, износа для других материалов. Металлизация пластмасс позволяет из дешёвых материалов создавать практичные и красивые изделия. Стойкое покрытие обеспечивает долгий срок эксплуатации изделий.